Page 100 - Vol.34

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新象新知

為何本文提供之方法可以即時
Φ M
偵測到變壓器短匝現象，其原
I P I S
理就是應用電生磁之原理，若 + +
變壓器發生短匝現象時將會產
生一個比負載電流還大之短匝
Φ LP Φ LS
電流，此時由於短匝電流關係
V P V S
將於變壓器繞組周圍產生一個
感應磁場，這個現象就稱之為
電生磁現象，其原理如下之敘
– –
述。

電生磁之原理 Φ M
在電磁學裡，磁石、磁鐵、電
流及含時電場，都會產生磁 圖1、變壓器電生磁之磁通量分佈圖
場。處於磁場中的磁性物質或
電流，會因為磁場的作用而感
受到磁力，因而顯示出磁場的
對於線性物質，磁化強度 M與B場成正比，所以，B場與H場之間的
存在。磁場是一種向量場；
關係如公式(2)所示。
磁場在空間裡的任意位置都
具有方向和數值大小。在各 ............................................. (2)
個學術領域裡，磁場會被用來
其中，μ'是磁導率。
稱呼兩種不同的向量場，分別
標記為H和B。向量場H又時常 在自由空間裏，磁化強度等於零，所以公式(2)將轉變為公式(3) 所
稱為「磁場強度」(magnetic 示。
field intensity或magnetic field
............................................ (3)
str eng th)或「附屬磁場」
(auxiliary magnetic field)或乾脆 對於很多其它物質，磁化強度與B場之間的關係相當複雜。例如，鐵
「H場」。向量場B也時常稱 磁性物質和超導體的磁化強度是B的多值函數(multivalued function)。
為「磁通量密度」(magnetic 這現象稱為遲滯現象。在國際單位制裡，B場的單位為特斯拉
flux density)、「磁感應強度」 (tesla)，等價於韋伯(weber)/平方米，或伏特‧秒/平方米。在CGS單
(magnetic induction)、「B 位制裡，B場的單位為高斯(gauss)。1特斯拉等於10,000高斯。在國
場」。雖然「磁場」這個詞彙 際單位制裡，H場的單位為安培/公尺；在CGS單位制裡，H場的單位
在歷史上已先被H場占有，而 為奧斯特(Oersted)。1奧斯特定義為 1000/4π≒79.5安培/公尺。
只能將B場稱為「磁感應」，
但是現在多數物理學家公認B
場為更基本的物理量，因此他 變壓器磁通量(Φ)與磁感應強度(B)之相互關係介紹
們稱呼B場為「磁場」。如同
如 圖1所示，變壓器於正常運作狀況下因電生磁原理而產生磁通量，
命名表格展示，B場和H場的
其磁通量(Φ)分為互磁通(Φ M )與漏磁通(Φ L )兩種，如公式(4)與(5)所
習慣命名並不一致。為了分歧
示，其分別代表一次側(Φ P )與二次側(Φ S )之磁通量。
義，在本文章裏，磁感應強
度指的是B場，磁場強度指的 ............................ (4)
是H場，而磁場則依上下文而
............................. (5)
定，通常指的是B場。
由公式(6)與(7)之關係將得到公式(8)所示，其可得知漏磁通量、漏磁
H場以方程式定義，如公式(1)
感應強度與短匝電流三個參數之是成正比之關係。
所示。
...................................... (6)
........................ (1)
.................................... (7)
是磁常數，M是磁化
其中，μ 0
強度。 ........................................ (8)

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